不同海拔梯度下土壤有机碳含量变化:综合分析与案例研究

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气候变暖已成为国际社会普遍关注的重大问题,而土壤有机碳(SOC)在碳循环中的重要地位和在气候变化中的敏感性都意味着其含量的微小变化都会对气候变暖起到重要的反馈作用。山地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,不仅在生物多样性的产生与维持等方面具有重要的意义,同时在调节全球碳、氮循环等方面发挥着关键作用。海拔梯度对区域微气候的改变会造成土壤有机碳含量的差异,因此高原山地因其明显的海拔梯度表征成为陆地生态系统碳循环的理想研究区域。本研究基于国内外已发表的相关成果建立了全球不同海拔梯度下土壤有机碳的数据库,同时测定了云南省迪庆州白马雪山不同海拔梯度下的土壤有机碳含量。分析了土壤有机碳含量(SOCc)与解释变量(气候因子、土壤因子及生态系统类型)之间的关系,并探讨了全球和区域尺度下不同海拔梯度的土壤有机碳分布规律及其调控因子。主要研究结果如下:(1)全球尺度下土壤有机碳沿海拔梯度呈不同变化规律,不同温度区域土壤有机碳含量随海拔增加呈现不同变化趋势;高海拔深层土壤有机碳含量波动幅度小。环境因子与土壤有机碳含量有显著的相关性,其中海拔、土壤温度与土壤有机碳含量呈现正相关。不同生态系统的土壤有机碳含量表现为森林>湿地>草地>农田>荒漠,森林、湿地和农田的土壤有机碳含量均随着土层深度的增加而降低。(2)白马雪山土壤有机碳含量随着海拔梯度的升高先增后降,四个海拔梯度土壤有机碳含量分别为14.19 g/kg(2500 m)、67.15 g/kg(3200 m)、76.68g/kg(3800 m)、26.33 g/kg(4500 m),各海拔梯度土壤有机碳含量的差异性显著,除2500 m海拔梯度之外其余海拔梯度土壤有机碳含量均与土壤深度呈反比,表现出明显的分层特征。白马雪山甲烷产生潜力的波动性随海拔的升高而增加,土壤微生物量碳对甲烷产生潜力有明显驱动作用,在碱性条件下潜力更大。(3)我们发现白马雪山高寒湿地案例研究与全球综述对于土壤有机碳含量的变化机制不同,这种不一致性在于区域性研究中海拔是有机碳最重要的影响因子,但在全球尺度上气候因子及土壤因子的贡献率高于海拔梯度。综上所述,研究结果表明了全球范围不同海拔梯度下土壤有机碳含量与海拔呈现非线性增长的关系,白马雪山高寒湿地案例研究表明土壤有机碳含量随海拔梯度呈单峰曲线分布,高海拔深层土壤有机碳更稳定。本研究为山地生态系统合理利用土地、植被恢复与碳库保护提供科学依据及技术支撑。
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